Добро пожаловать в будущее – в мир нанотехнологий

КИШИНЕВ, 30 мая – Интервью с членом-корреспондентом Академии Наук Молдовы заведующим лабораторией Института прикладной физики Александром Дикусаром.

На встречу с известным ученым Молдовы, возглавляющим лабораторию в одном из институтов АН Молдовы, а именно Институте прикладной физики. Ваш корреспондент шел почти с трепетом. О сложных процессах, которые здесь не только исследуются, но и «перекладываются» на язык прикладных возможностей, нужно будет, не только рассказать языком, близким этой сложной науке, но и так, чтобы его понял читатель… Уже заранее знал, что главным интересом в беседе станут нанотехнологии, такие сейчас популярные и для непосвященных неведомые.

Что же такое нанотехнологии, о которых так много говорят в последнее время? И дошла ли эта современная наука, ее результаты и возможности до молдавского научного полигона – Академии Наук страны?

Зачастую, новое – давно забытое старое. Нельзя сказать, что нанотехнологии это просто давно забытое старое, это было бы неверно. Дело в том, что в последнее время во всем мире, в том числе и в Молдове, развивается мощное направление исследований, которое получило название нанотехнологии. Слово нанотехнологии происходит от слова нано – десять в минус девятой степени метра. Если взять волос человека, то его толщина около десяти микрометров. Если говорить о размере 10 нанометров, то это величина в тысячу раз меньше, чем размер человеческого волоса.

При таких размерах вещество может приобретать иные свойства. Известно, что классическая медь имеет определенную электропроводность, физико-механические и коррозионные свойства. Но если изготовить проволоку в несколько нанометров – то всем известная медь проявит другие свойства. Более того, свойства этой проволоки будут определяться технологией ее получения. Другими словами появляется новое вещество с иными свойствами.

Начало бурного исследования в области нанотехнологий обычно связывают с докладом одного известного американского физика – Ричарда Фейнмана. В нем он сказал так – «добро пожаловать в наномир, там много свободного места». Смысл этого доклада сводился к тому, что в области микро- и макромира немало известного, а в наномире есть интересные задачи, которые не исследованы. Но было бы неправильным связать развитие нанотехнологий только с одним названным ученым. Во многих странах были попытки таких исследований, которые в той или иной степени в различных областях знания приходили к одному и тому же заключению. А именно, что материалы, которые имеют минимизированные размеры, обладают специфическими свойствами.

В качестве примера можно привести часто сейчас цитируемого российского физика В.Г. Веселаго. Это ученый из Физического института имени П. Лебедева, который предсказал существование обратной линзы. Простая линза увеличивает, а обратная – уменьшает. Она может размеры предмета свести к точке – предмет становится невидимым. Но вот как раз эта работа практически не цитировалась, потому что не было ни таких материалов, ни условий для осуществления данной технологии. Сейчас же в связи с развитием нанотехнологий появляется возможность создания таких материалов, которые бы делали предмет невидимым. И это наноматериалы. Это не только очень интересно и увлекательно, но имеет колоссальное практическое значение.

Все дело в том, что у любого вещества, как и у человека кожа, есть поверхность, и ее свойства отличаются от свойств самого объема. Это не просто поверхность, а некий объем, обладающий поверхностными свойствами. И вот, когда размеры поверхностного слоя становятся соизмеримыми с объемом, тогда материал меняет свои свойства, становится иным. Он становится наноматериалом. Но не только в соотношениях объема и поверхностного слоя дело. Такие материалы проявляют т.н. квантовомеханические свойства, которые появляются при уменьшении размера вещества (пленки, частицы и т.д.) до некоторого критического размера.

Александр Иванович ДИКУСАР

Как получать такой материал?

Получение возможно двумя способами. Идти как бы сверху – когда мы дробим материал, получая его из более крупного, растворяем классическими методами коллоидной химии, электрохимии. Второй – конструируя его из отдельных молекул, что связано с новейшими инструментальными методами исследований, которые позволяют увидеть не только отдельные атомы, но и целенаправленно собирать их. Здесь существует колоссальное поле деятельности для физиков-теоретиков, экспериментаторов, технологов, изучающих свойства вещества. Полупроводник обладает определенным типом носителя заряда. Мы уменьшили его размеры, сделали пленку тонкой, и он меняется. И зачастую это играет большую роль в технике.

Если говорить о Молдове, то здесь было (и существует до сих пор) известное производство – микропровода в стеклянной изоляции, широко используемое для различных технических приложений. Сейчас удается получать уже нанопровод в той же стеклянной изоляции. Известно, что при определенном диаметре его меняется знак термоэдс, т.е. если пропускать ток, то по известным ранее представлениям провод должен нагреваться, а он начинает охлаждаться. И в связи с этим, введение его, например, в клетку позволяет уже ее заморозить. Нанотехнологии – новые методы получения материалов с наноразмерами, которые обладают принципиально иными свойствами по сравнению с обычными материалами.

Какие исследования проводятся в АН РМ в рамках общей программы нанотехнологий?

Сейчас активно ведутся исследования по фотопреобразователям энергии, основанным на специальном материале, полученном методом коллоидной химии. Преимущество заключается в том, что если вы нанесли как бы краску, и получили слой из этого материала, подвели два контакта, и осветили его обычным солнечным светом, то эта система начинает вырабатывать электрический ток. При этом коэффициент преобразования в три раза выше, чем обычно. Вы получаете дешевую энергию за счет преобразования солнечной энергии в электрическую. Этому способствует та самая «нанокраска», которую вы нанесли на поверхность.

Я также бы отметил работы, связанные с оптическими свойствами, – это методы получения фотонных кристаллов, которые меняют свою оптику за счет самого материала, когда он становится наноматериалом. Здесь же следует сказать о способах электрохимического получения нанокристаллических веществ за счет уменьшения размеров кристаллитов при электроосаждении различных материалов, что приводит к тому, что покрытие начинает обладать уникальными антикоррозионными, трибологическими свойствами, повышается износостойкость.

Можно упомянуть исследования в области кристаллического построения материалов как бы из кубиков. Здесь кроются большие перспективы получения новых лекарственных препаратов. Все это, наверное, звучит очень сложно. Но многое в тайнах нанотехнологий уже известно. И человечество может поставить эту новую-старую науку на службу жизнедеятельности на Земле.

Можно ли назвать имена ученых, работающих в Молдове в этих направлениях?

Таких имен много. Хочу назвать несколько фамилий  – члены Академии Наук РМ Гицу Д.В., Тигиняну И.М., Покатилов Е.П., профессор Симонов, доктора-хабилитат и доктора наук Николаева А., Урсаки В., Кравцов В., Конопко Л. и многие другие.

Какие перспективные и инновационные проекты разрабатываются сейчас в Академии?

Могу рассказать о нескольких научных проектах, которые разрабатываются в настоящее время.

• Первый – проект по термоэлектрическим свойствам нанопроводников.
• Второй – по трибологическим свойствам различных поверхностей, в частности, электрохимически получаемых нанокристаллических поверхностей,
• проекты по фотоэлектрическим свойствам полупроводников, связанные с соответствующим получением наноматериалов,
• проекты конструирования наноматериалов на основе кристаллографического строения различных соединений. Все они выполняются сотрудниками Академии наук.

Что же касается инновационных проектов, то мы должны понять, когда говорим о науке и об инновациях, что это два процесса тесно связанных между собой, но которые зиждутся на абсолютно разных принципах, и у них разные цели. Наука – способ получения новой информации о законах развития природы и общества. Это информационный процесс и конечная цель его – получение новой информации, а значит полная открытость. Если не опубликовать, каким именно способом получено данное вещество – при конкретной ли температуре, в определенных импульсных условиях, – вы не проинформируете мировую общественность и не докажете, что вы первооткрыватель. При этом ни Нобелевскую, ни Госпремию вы получить не сможете. А инновационные проекты – процесс превращения этой новой информации в товар и деньги.

Конечный результат инновационного процесса – это деньги. Совершенно разные цели и разные средства. Если в науке полная открытость, то здесь полная конфиденциальность. Если компания «Кока-Кола» раскроет свой секрет, то она теряет средства, теряет деньги. Если в Молдове сейчас действительно активно разрабатываются многие научные проекты, в том числе в области нанотехнологий, то, что касается инновационных, этот процесс в самом начале своего развития.

Какие условия созданы для дальнейшего развития инноваций?

Создан технопарк, а также технологический инкубатор, в которых результаты исследований должны доводиться до их практического приложения и осуществляться их продажа, получение прибыли. Для Молдовы, с моей точки зрения, инновационная экономика является единственным путем дальнейшего развития. Здесь практически отсутствуют полезные ископаемые.

Единственный путь – развитие соответствующих технологий и их использование. Для этого нужны развитые инфраструктуры. В настоящее время, я считаю, мы находимся на правильном пути. Но говорить, что у нас хорошо развиты инновационные проекты было бы преждевременно.

Каковы еще новые развивающиеся направления науки?

Сказать о совершенно новых направлениях – сложная задача. В Молдове и в теоретической и прикладной физике и химии ученые заняты методами получения и исследования свойств новых материалов. Ведь нанотехнологии – только один из способов получения определенного типа материалов, но их можно добыть и классическими методами. Исследованиями ядерных реакций, как это ни непривычно звучит для Молдовы. Такие технологии очень часто применяются в медицине.

Также можно упомянуть о различных методах разработки соответствующих математических моделей прогнозирования свойств материалов, и даже процессов – экономических, социальных и т.д. Важнейшую роль для Молдовы играет разработка альтернативных источников энергии. Одно из таких направлений – использование биотоплива.

Нельзя забывать и об оптимальном использовании электрической энергии, которая поступает в государство.

Республика Молдова – аграрная страна и исследования в области получения новых продуктов, повышение урожайности очень для нее важны. Флора, фауна, почва – это живые организмы. Они постоянно меняются в связи с изменениями в окружающей среде. И их изучение – насущная задача. В нашем институте в рамках Европейского проекта исследуется солнечная активность, связанная с возможным загрязнением окружающей среды. К сожалению, такие явления существуют и в нашем регионе. Можете себе представить, как необходимы исследования окружающей среды в Молдове для безопасности жизнедеятельности населения страны. Именно в этом направлении идут сейчас в Академии Наук исследования.

Насколько развито международное научное сотрудничество в таких разработках?

Наука – крайне необходимая вещь для любого государства, но маленькие страны не имеют средств, чтобы быть самодостаточными в этом плане. Молдова не исключение. Единственный путь – международное разделение труда, международное сотрудничество. Даже США, как сверхдержава, не может ориентироваться только на свои научные исследования, принимая активное участие в мировом разделении труда.

У Молдовы существует несколько подписанных соглашений с США, с Европейским Союзом о совместных проектах, где исследователи из Молдовы участвуют на конкурсной основе в выполнении проектов. Кроме того, существует двусторонние соглашения с Россией, Белоруссией о совместной работе в различных отраслях знаний.

Это, несомненно, приоритетно для Молдовы. Во-первых, идет обмен мнениями, появляется возможность использования современных методов, во-вторых, – мы не замыкаемся в себе, получаем доступ к современному оборудованию, которое Молдова в силу финансовых условий приобрести пока еще позволить себе не может. Молодые сотрудники устанавливают контакты с иностранными учеными, проходят стажировки в ведущих центрах. Партнеры на Западе получают рабочие руки, хорошие «мозги», возможность использовать научные материалы. Исследования здесь будут стоить дешевле. Всегда это взаимовыгодное сотрудничество. Наш институт плодотворно работает с институтами Германии, США, Италии, Швейцарии, Франции, Бельгии и другими.

А что касается азиатских стран?

С Азией сотрудничество имеет место, но в существенно меньшей степени. Например, у нас в Институте нет реальных контактов на уровне заключенных договоров с исследователями из Азии. В прошлом году к нам приезжали ученые из китайского авиационного института двигателей. Мы обсуждали, показывали наши технологии. Подписан протокол о сотрудничестве, но пока до конкретных проектов дело не дошло. Есть локальные контакты с исследователями Японии, Южной Кореи. Я знаю, что у биологов есть контакты с японцами, существуют уже совместные проекты. Были контакты Института биологической защиты растений с китайскими исследователями. У физиков как-то меньше таких контактов. Если резюмировать, то можно сказать, что международное сотрудничество – краеугольный камень дальнейшего существования науки в Молдове.

Каково прикладное значение открытий и разработок, сделанных в Молдове?

Наука уже давно стала, можно сказать, «рутинной сферой» человеческой деятельности. То есть она также необходима производству, как ресурсы, природные, финансовые, человеческие. Поэтому то, что Вы подразумеваете под открытиями, может одновременно совершаться в разных странах. И сказать, что человеку Х принадлежит то открытие, или другое, в настоящее время очень сложно. Раньше не было так. Наука не обладала всеобъемлющим значением в жизни человека.

Сейчас мы не можем себе представить жизнь без электричества. Если его отключить – жизнь прекращается. А первый источник электрического тока был создан совсем недавно, с точки зрения развития цивилизации, всего 200 лет тому назад. И кто его создал – известно. Если говорить о развитии науки 50–70 лет назад, то с точки зрения развития цивилизации этот срок- это чуть-чуть меньше чем миг. Тем не менее, с точки зрения развития науки это достаточно большой срок, – за это время она сильно изменилась.

И сейчас уже можно сказать, что, например, Борис Романович Лазаренко – первый директор нашего института является создателем метода электроискровой обработки материалов. Этот метод обработки основан на использовании управляемых электрических разрядов, с помощью которых можно обрабатывать очень твердые сплавы и получать детали сложной формы. И во всем мире создание этого метода связано с именем Бориса Романовича Лазаренко. Сейчас не найдется ни одного более или менее крупного предприятия не только в Молдове, но и во всем мире, в котором не было бы таких станков. Вот и практическое применение. Прошло всего несколько десятилетий, и уже ни одно предприятие не может обойтись без этого изобретения.

Что же касается сегодняшнего дня, то будущее покажет, какая из разработок действительно станет на уровень открытия, столь важного в прикладном отношении, как это произошло с детищем академика Лазаренко. И я думаю, что все, о чем я говорил выше, то есть то, над чем в настоящее время работают молдавские исследователи, имеет безусловное прикладное значение, но проявится это несколько позже.

В связи с этим я хотел бы обратить внимание на следующий факт. Например, Россия богата недрами, своими полезными ископаемыми. И современное поколение пользуется этим. А кто их открыл? Десятки лет тому назад ученые Академии разрабатывали соответствующие проекты, посылали экспедиции, причем, зачастую практическая польза от них (тогда!) была далеко не очевидной.. Наука всегда заглядывает вперед, за горизонт, а пользуются ее плодами последующие поколения. И это особенность, в том числе и молдавской науки.

Никита Любимов

http://www.newsmoldova.ru/news.html?…

http://www.asm.md/?…

Ну вот, наконец-то и из Молдавии стали приходить известия. Наконец-то и там наука стала «подыматься с колен». Во многом это собирание старых достижений ещё доперестроечной поры. Сейчас – это в основном ориентация на международное сотрудничество. Без этого Молдавии невозможно, ибо слаба и её экономическая, и научная база, в стране фактически нет полезных ископаемых, в основном утрачены существовавшие научные школы. Вот так, потихоньку-полегоньку, собирая старый багаж и растя новые кадры, молдавская наука постепенно снова нарастит свой научный потенциал и сможет заняться развитием НТ хотя бы в узких областях, где традиционно были сильны молдавские исследователи… В добрый путь и новых успехов!..